-
Die Erfindung bezieht sich auf ein Lautsprechersystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Lautsprechersystem.
-
Im Inneren eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise eines PKWs, spielt neben dem Sounderlebnis die Beleuchtung eine immer größere Rolle für den Benutzer. In bisherigen Kraftfahrzeugen ist es erforderlich, Lautsprecher und Beleuchtung als zwei getrennte Komponenten mit unterschiedlicher Ansteuerung zu realisieren. Da es sich bei beiden Bestandteilen um relativ große Stand-Alone-Komponenten handelt, ist die Gestaltungsfreiheit beim Einbau gering. Des Weiteren ist eine geometrische Integration der beiden getrennten Komponenten an einer Einbauposition schwierig.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Lautsprechersystem für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, mit dem eine einfache Integration von Beleuchtung und Ton möglich ist.
-
Diese Aufgabe wird durch ein Lautsprechersystem gemäß Patentanspruch 1 sowie ein Kraftfahrzeug gemäß Patentanspruch 10 gelöst.
-
Das Lautsprechersystem ist als mikroelektromechanisches System mit einem Trägersubstrat ausgebildet, wobei auf dem Trägersubstrat ein mikroelektromechanischer Lautsprecher (im Folgenden MEMS-Lautsprecher) angeordnet ist. Bei einem MEMS-Lautsprecher handelt es sich um einen besonders kleinen Lautsprecher, der als mikroelektromechanisches System realisiert ist. Ein solcher Lautsprecher kann eine sehr kleine Bauform von wenigen Mikrometern aufweisen.
-
Bei dem Trägersubstrat kann es insbesondere um ein Siliziumsubstrat handeln. Alternativ können auch andere geeignete Halbleitermaterialien verwendet werden, wie beispielsweise Galliumnitrid.
-
Um eine Integration von Ton und Beleuchtung in einem einzelnen Lautsprechersystem zu ermöglichen, ist auf dem Trägersubstrat, auf dem der MEMS-Lautsprecher angeordnet ist, zusätzlich eine Leuchtquelle angeordnet. Durch die Integration von Lautsprecher und Beleuchtung auf einem Trägersubstrat wird ein sehr kompaktes Gesamtsystem geschaffen, mit dem ein einfacher und sehr variabler Einbau in ein Kraftfahrzeug möglich wird. Das Gesamtsystem hat dabei eine Größe von wenigen Mikrometern.
-
Um die LEDs auf dem Trägersubstrat zu bilden, werden gemäß einer Ausführungsform an den entsprechenden Positionen Reflektorwannen unter dem Trägersubstrat befestigt. Durch entsprechende Kontaktierungen des Trägersubstrats, das in bestimmten Bereichen dotiert ist und pn-Übergänge aufweist, können die LEDs angesteuert werden. Eine solche Leuchtquelle kann über einen Controller angesteuert werden.
-
Gemäß einer Ausführungsform wird die Leuchtquelle aus einer oder mehreren Leuchtdioden gebildet. Insbesondere kann es sich bei den Leuchtdioden um RGB-LEDs handeln. Hierbei werden rote, grüne und blaue Leuchtdioden kombiniert. Diese können so angesteuert werden, dass sie einzeln leuchten oder gemeinsam leuchten und sich ihr Licht mischt. Auf diese Weise können verschiedene Farben sowie weißes Licht erzeugt werden.
-
Um eine Ansteuerung sowohl des Lautsprechers als auch der Leuchtquelle zu ermöglichen, weist das Lautsprechersystem einen Controller auf. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Controller ebenfalls auf dem Trägersubstrat angeordnet. Alternativ kann der Controller auch getrennt von dem Trägersubstrat angeordnet und lediglich mit diesem verbunden sein.
-
Der Controller dient dazu, sowohl den MEMS-Lautsprecher als auch die Leuchtquelle anzusteuern. Sowohl der MEMS-Lautsprecher als auch die Leuchtquelle werden jeweils durch Anlegen einer Spannung angesteuert.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Controller dazu eingerichtet, den MEMS-Lautsprecher und die Leuchtquelle zeitgleich durch Anlegen einer Spannung anzusteuern. Auf diese Weise ist es möglich, dass der Controller Lichteffekte der Leuchtquelle korrespondierend zu einem Audioausgang des MEMS-Lautsprechers erzeugt. Dies ermöglicht ein Gesamterlebnis von Licht und Ton für den Benutzer. Beispielsweise kann die Leuchtquelle bei einem schnellen Audio-Ausgangssignal, zum Beispiel einem schnellen Musikstück, entsprechend schnell die Farben wechseln oder Blinksignale von sich geben.
-
Um eine einfache Steuerung sowohl des MEMS-Lautsprechers als auch der Leuchtquelle zu ermöglichen, kann der Controller ein gemeinsames Protokoll sowohl für den Lautsprecher als auch für die Leuchtquelle verwenden. Bei dem Protokoll kann es sich beispielsweise um das ISELED-Protokoll handeln. Dieses Protokoll zeichnet sich durch einen geringen Overhead aus und ist daher zur Ansteuerung von solchen Systemen gut geeignet, da keine unnötige Datenübertragungsraten erzeugt werden.
-
Der MEMS-Lautsprecher weist gemäß einer Ausführungsform eine piezoelektrische Schicht und eine darüber angeordnete Membran auf. Durch Anlegen einer Spannung, insbesondere einer Wechselspannung, wird die piezoelektrische Schicht angeregt und erzeugt eine Bewegung, die auf die darüber angeordnete Membran wirkt. Auf diese Weise wird ein Audiosignal in Schwingungen der Membran umgewandelt. Durch diese Ausbildung als MEMS-Lautsprecher ohne Spulen kann eine sehr kompakte und kleine Bauweise erreicht werden. Hierdurch kann der Einbau insbesondere in Kraftfahrzeugen vereinfacht werden und sehr flexibel sein.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist die Membran als Touchpad und/oder Touchscreen ausgebildet. Die Membran des MEMS-Lautsprechers kann auf diese Weise mit einer Doppelfunktion versehen werden, um nicht nur als Tonquelle, sondern auch als Eingabemittel zu fungieren. Die Membran kann hierzu entweder mit einer kapazitiven oder einer induktiven Funktion ausgestattet werden. Alternativ kann das Touchpad oder der Touchscreen auch als piezoelektrisches Touchpad oder Touchscreen ausgebildet sein, das die piezoelektrische Schicht des MEMS-Lautsprechers verwendet oder eine eigene piezoelektrische Schicht aufweist. Bevorzugt kann die Membran teilweise als Lautsprecher und teilweise als Touchpad oder Touchscreen verwendet werden.
-
In einer weiteren Ausführungsform kann der MEMS-Lautsprecher zur Ausübung einer solchen Doppelfunktion größer ausgebildet werden und/oder das Touchpad/Touchscreen kann als Array aus mehreren MEMS-Lautsprechern ausgebildet sein.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Leuchtquelle ebenfalls auf einer piezoelektrischen Schicht angeordnet. Insbesondere kann sich die Leuchtquelle auf einer separaten, von der piezoelektrischen Schicht des MEMS-Lautsprechers getrennten Schicht befinden. Auf diese Weise kann die Abstrahlrichtung der Leuchtquelle elektrisch durch die eigene piezoelektrische Schicht geändert werden. Dies erfolgt durch Anlegen einer Spannung an die piezoelektrische Schicht, die dadurch ihre Form und Auslenkung verändert. Dies führt dann zu einer Änderung der Abstrahlrichtung der Leuchtquelle. Auf diese Weise kann die Beleuchtung besonders flexibel an Wünsche des Benutzers angepasst werden.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Kraftfahrzeug mit einem wie oben beschriebenen Lautsprechersystem vorgeschlagen.
-
Die für das vorgeschlagene Lautsprechersystem beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für das vorgeschlagene Kraftfahrzeug entsprechend.
-
Weiterhin wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, welches einen Programmcode aufweist, der dazu ausgebildet ist, auf einem Computer (z.B. dem Controller) die Steuerung des oben beschriebenen Lautsprechersystems zu veranlassen.
-
Ein Computerprogrammprodukt, wie z.B. ein Computerprogramm-Mittel, kann beispielsweise als Speichermedium, wie z.B. Speicherkarte, USB-Stick, CD-ROM, DVD, oder auch in Form einer herunterladbaren Datei von einem Server in einem Netzwerk bereitgestellt oder geliefert werden. Dies kann zum Beispiel in einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk durch die Übertragung einer entsprechenden Datei mit dem Computerprogrammprodukt oder dem Computerprogramm-Mittel erfolgen.
-
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
-
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen sind in der Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen angegeben. Dabei sind insbesondere die in der Beschreibung und in den Zeichnungen angegebenen Kombinationen der Merkmale rein exemplarisch, so dass die Merkmale auch einzeln oder anders kombiniert vorliegen können.
-
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden. Dabei sind die Ausführungsbeispiele und die in den Ausführungsbeispielen gezeigten Kombinationen rein exemplarisch und sollen nicht den Schutzbereich der Erfindung festlegen. Dieser wird allein durch die anhängigen Ansprüche definiert.
-
Es zeigt:
- 1: eine erste Ausführungsform eines Lautsprechersystems für ein Kraftfahrzeug; und
- 2: eine zweite Ausführungsform eines Lautsprechersystem für ein Kraftfahrzeug.
-
Im Folgenden werden gleiche oder funktionell gleichwirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
-
1 zeigt ein Lautsprechersystem 1, insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Das Lautsprechersystem 1 ist als besonders kompaktes Lautsprechersystem ausgestaltet, indem ein Lautsprecher 2 und eine Leuchtquelle 4 auf einem gemeinsamen Trägersubstrat 6 angeordnet sind. Bei dem Trägersubstrat 6 kann es sich beispielsweise um einen Siliziumchip handeln.
-
Der Lautsprecher 2 ist als MEMS-Lautsprecher ausgebildet, wodurch eine besonders kompakte Größe des Lautsprechers 2 realisiert werden kann. Der MEMS-Lautsprecher 2 weist eine piezoelektrische Schicht auf, die auf dem Trägersubstrat 6 angeordnet ist. Über der piezoelektrischen Schicht ist eine Membran angeordnet, wobei eine an die piezoelektrische Schicht angelegte Spannung zu einer Bewegung der piezoelektrischen Schicht führt, wodurch die Membran bewegt wird. Dies erzeugt einen hörbaren Ton. Durch die Ausbildung als mikroelektromechanisches System kann der Lautsprecher 2 nur wenige Mikrometer groß sein.
-
Die Leuchtquelle 4 ist bevorzugt als Leuchtdiode, beispielsweise als RGB-Leuchtdiode, ausgebildet. Die Leuchtquelle 4 ist auf dem gleichen Trägersubstrat 6 wie der MEMS-Lautsprecher 2 angeordnet. In einer Ausführungsform können sich der MEMS-Lautsprecher 2 und die Leuchtquelle 4 ebenfalls die piezoelektrische Schicht teilen. In einer anderen Ausführungsformen sind der MEMS-Lautsprecher 2 und die Leuchtquelle 4 auf jeweils einer separaten piezoelektrischen Schicht angeordnet.
-
Der MEMS-Lautsprecher 2 und die Leuchtquelle 4 können durch einen Controller 8 angesteuert werden. Der Controller 8 sorgt dafür, dass entsprechende Spannungen an den MEMS-Lautsprecher 2 und die Leuchtquelle 4 angelegt werden. Durch diese Spannungen wird zum einen die piezoelektrische Schicht des Lautsprechers 2 angeregt, wodurch ein Ton erzeugt wird. Zum anderen wird die Leuchtquelle 4 durch die angelegte Spannung gesteuert, um ein entsprechendes Licht zu erzeugen. Bevorzugt kann der Controller 8 den Lautsprecher 2 und die Leuchtquelle 4 synchron ansteuern, um dadurch ein Gesamterlebnis von Ton und Licht zu erzeugen.
-
Wie in 1 gezeigt ist, ist der Controller 8 getrennt von dem Trägersubstrat 6 angeordnet. In diesem Fall kann der Controller 8 beispielweise Teil einer Hauptsteuereinheit eines Kraftfahrzeugs sein. Alternativ kann der Controller 8 zwar getrennt von dem Trägersubstrat 6 sein, aber kann mit dem Lautsprecher 2 und der Leuchtquelle 4 in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sein (System-in-Package).
-
In einer alternativen Ausführungsformen, die in 2 dargestellt ist, kann der Controller 8 wie der Lautsprecher 2 und die Leuchtquelle 4 ebenfalls auf dem Trägersubstrat 6 angeordnet sein. In dieser Ausführungsform handelt es sich bei dem Controller 8 um einen sehr kleinen Controller, der als Chip auf dem Trägersubstrat implementiert ist. Die in 2 gezeigte Ausführungsform stellt ein besonders kompaktes Gesamtsystem bereit, da lediglich ein einzelner Siliziumchip mit sämtlichen Komponenten verbaut werden muss.
-
Durch das hier vorgeschlagene Lautsprechersystem wird eine sehr kompakte Baueinheit, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, geschaffen. Durch die kompakte Bauweise, d. h. die Integration von Lautsprecher und Leuchtquelle auf einem einzelnen Trägersubstrat, besteht für den Benutzer eine große Gestaltungsfreiheit in der Anordnung des Lautsprechersystems beispielsweise innerhalb eines Kraftfahrzeugs.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Lautsprechersystem
- 2
- MEMS-Lautsprecher
- 4
- Leuchtquelle
- 6
- Trägersubstrat
- 8
- Controller
